3D打印助力骨科精準(zhǔn)臨床應(yīng)用：臨床案例解析

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作為3D打印在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的學(xué)科，3D打印骨科臨床應(yīng)用發(fā)展迅猛，但真正能充分利用3D打印技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)來(lái)提升骨科的精準(zhǔn)治療還在普及中。近期，南昌大學(xué)附屬江西省人民醫(yī)院董謝平團(tuán)隊(duì)，在Bio-Design and Manufacturing 發(fā)表了題為T(mén)hree-dimensional printing for the accurate orthopedics clinical cases analysis的文章，給出了在骨科臨床中結(jié)合3D打印技術(shù)的幾個(gè)案例，并就3D打印骨科臨床應(yīng)用的意義、該技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)、現(xiàn)存主要問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略等闡述了自己的思索與觀點(diǎn)。

作為第三次工業(yè)革命的代表性技術(shù)之一，3D打印技術(shù)由于具備宏觀層面的精準(zhǔn)醫(yī)療特性，正在成為推動(dòng)骨科技術(shù)進(jìn)步的高速引擎。

1、3D打印是門(mén)檻很低的精準(zhǔn)醫(yī)療技術(shù)
增材制造技術(shù)與現(xiàn)代影像技術(shù)結(jié)合，衍生出了數(shù)字骨科技術(shù)的重要分支——骨科3D打印技術(shù)。它能在宏觀上實(shí)現(xiàn)全流程的骨科精準(zhǔn)醫(yī)療，即傷病解剖的精準(zhǔn)再現(xiàn)，臨床診斷的精確分型，診療方案的精細(xì)規(guī)劃，手術(shù)器械的個(gè)體定制，植入材料的精密制造，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的精良控制，手術(shù)療效的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

3D打印臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)是取得可供傷病部位建模的數(shù)據(jù)，目前最簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的可供建模數(shù)據(jù)為CT采集的硬組織部位數(shù)據(jù)，而骨科學(xué)是針對(duì)除頭顱、胸骨和肋骨這些硬組織以外的包括脊柱、四肢骨在內(nèi)的所有人體骨骼、關(guān)節(jié)及其附屬的韌帶、肌肉、血管、神經(jīng)等軟組織傷病進(jìn)行診療的一門(mén)學(xué)科，因此是醫(yī)學(xué)3D數(shù)據(jù)采集與建模最簡(jiǎn)單、臨床應(yīng)用最早、最普遍、可用部位與形式最多的臨床學(xué)科。3D打印技術(shù)在骨科的應(yīng)用范圍目前已經(jīng)涵蓋了創(chuàng)傷骨科、脊柱外科、關(guān)節(jié)外科、骨腫瘤科、矯形外科、小兒骨科、足踝外科、手外科、修復(fù)重建科、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)科等所有亞專科。

骨科3D打印技術(shù)的應(yīng)用門(mén)檻很低。作為骨科3D打印數(shù)據(jù)采集的最常用設(shè)備，目前中國(guó)的CT設(shè)備已普及到二級(jí)醫(yī)院，甚至許多最基層的一級(jí)醫(yī)院也擁有了CT設(shè)備，這就為3D打印的普及應(yīng)用創(chuàng)造了良好的先決條件。只要能正確采集并向第三方機(jī)構(gòu)提供患者的CT掃描數(shù)據(jù)和應(yīng)用訴求，即使無(wú)3D打印技術(shù)與設(shè)備，基層醫(yī)院也能應(yīng)用3D打印技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)醫(yī)療。

2、3D打印骨科臨床應(yīng)用的層級(jí)分析
從發(fā)展歷程、應(yīng)用的深度與廣度來(lái)看，骨科3D打印的臨床應(yīng)用可分為4個(gè)層級(jí)。就像金字塔一樣，第一層級(jí)為打印模型，用于術(shù)前規(guī)劃與演練，這是基礎(chǔ)，是應(yīng)用最早、開(kāi)展難度最低、應(yīng)用最廣泛的一個(gè)層級(jí)，打印出的模型在醫(yī)療器械管理法規(guī)中屬于最低級(jí)的一類醫(yī)療器械；第二層級(jí)是打印導(dǎo)板，用于輔助精準(zhǔn)手術(shù)，其應(yīng)用難度顯著提升，相應(yīng)的應(yīng)用價(jià)值也顯著提升，打印出的模型在醫(yī)療器械管理法規(guī)中屬于二類醫(yī)療器械；第三層級(jí)是打印假體和固定物等植入材料，用于重建力學(xué)結(jié)構(gòu)與功能，所打印的植入物納入三類醫(yī)療器械管理范疇，其應(yīng)用的準(zhǔn)入條件、臨床價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益較之于導(dǎo)板又有了顯著提升；第四層級(jí)是打印生物組織，用于重建組織器官的解剖結(jié)構(gòu)與生物功能，作為金字塔尖的生物打印盡管目前尚處于研究初始階段，僅在臨床中試用了一些成份相對(duì)簡(jiǎn)單、功能相對(duì)單一、生物活性相對(duì)較弱、性能相對(duì)穩(wěn)定的諸如人工骨、人工軟骨等，但其應(yīng)用前景卻是最好的，最有價(jià)值的，最能體現(xiàn)出3D打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

3、3D打印在骨科臨床應(yīng)用中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)
在宏觀結(jié)構(gòu)上能夠?qū)崿F(xiàn)所思即所得目標(biāo)的3D打印技術(shù)在骨科應(yīng)用中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在以下方面。
1）突破產(chǎn)品制造的瓶頸——3D打印不僅特別適合個(gè)體訂制、快速制造和廉價(jià)制造，而且是目前唯一能實(shí)現(xiàn)可控多孔結(jié)構(gòu)和輕量化制造的技術(shù)，表面為多孔結(jié)構(gòu)的假體所獲得的骨長(zhǎng)入效應(yīng)，使假體與宿主骨之間的結(jié)合強(qiáng)度顯著優(yōu)于傳統(tǒng)減材制造假體粗糙表面上發(fā)生的骨長(zhǎng)上結(jié)果的強(qiáng)度，多孔表面是假體獲得永久性生物固定的最佳表面結(jié)構(gòu)形式。

2）突破骨科手術(shù)的瓶頸——骨科手術(shù)經(jīng)常需要進(jìn)行術(shù)中鉆孔和截骨，這些操作往往是手術(shù)的關(guān)鍵所在，3D打印可以有效提高鉆孔和截骨的質(zhì)量與效率，降低手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。鉆孔和截骨的精度要求越高、難度越大、風(fēng)險(xiǎn)越高的手術(shù)，3D打印導(dǎo)板應(yīng)用的效率與價(jià)值越大。盡管目前手術(shù)導(dǎo)航儀和手術(shù)機(jī)器人也能夠?qū)崿F(xiàn)術(shù)中鉆孔和截骨操作的精準(zhǔn)引導(dǎo)，但因其采用的是影像指引式的柔性引導(dǎo)方式，對(duì)有些截骨形狀復(fù)雜的手術(shù)將失去作用。而這種情況恰恰是能作剛性引導(dǎo)的手術(shù)導(dǎo)板的優(yōu)勢(shì)，只要術(shù)前按不規(guī)則截骨面分別建造導(dǎo)板引導(dǎo)面，就能在術(shù)中輕松快捷而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)術(shù)前的截骨規(guī)劃。

3D打印導(dǎo)板還能精準(zhǔn)、便捷地輔助骨折的微創(chuàng)復(fù)位與固定，輔助畸形截骨矯形手術(shù)的精準(zhǔn)截骨與矯正對(duì)位。

對(duì)于病變部位形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、以往束手無(wú)策的特殊關(guān)節(jié)置換手術(shù)，通過(guò)3D打印截骨、鉆孔、安裝等系列導(dǎo)板的組合應(yīng)用，可以做到恰到好處的精準(zhǔn)置換。

3）突破醫(yī)生想象空間——基于3D打印技術(shù)具有突破產(chǎn)品制造的瓶頸、突破骨科手術(shù)的瓶頸之優(yōu)勢(shì)，只要運(yùn)用得當(dāng)，就能突破醫(yī)生的想象空間，挑戰(zhàn)認(rèn)知上的不可能。

4、骨科3D打印臨床案例剖析
下面通過(guò)作者實(shí)施的涉及創(chuàng)傷、矯形、足踝、脊柱、關(guān)節(jié)等骨科亞�？频�6個(gè)典型案例，展示了3D打印與骨科臨床是如何結(jié)合的。


案例1：跟骨毀損性骨折解剖復(fù)位不留后遺癥
針對(duì)粉碎成27塊并全方位變形的跟骨毀損性骨折，常規(guī)先切開(kāi)后復(fù)位固定的術(shù)式[11]，因只能恢復(fù)可視部分骨折形狀，無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)跟骨的解剖復(fù)位，無(wú)法恢復(fù)關(guān)節(jié)面的平整，只能先期做到大致復(fù)位和固定，待骨折畸形愈合并發(fā)跟距關(guān)節(jié)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎后再二期進(jìn)行關(guān)節(jié)融合手術(shù)的現(xiàn)狀。作者利用3D打印模型全面掌握了骨折形態(tài)，并因病施策，采用先利用完整的皮膚經(jīng)皮進(jìn)行跟骨撬拔牽引，通過(guò)附著于各塊骨碎片上的骨膜等軟組織，帶動(dòng)骨碎片的歸位，恢復(fù)跟骨的長(zhǎng)度與高度；再雙向擠壓跟骨，將變寬的跟骨壓回原狀；最后才做常規(guī)的外側(cè)切口，直視下根據(jù)3D打印模型上標(biāo)示的骨碎片序號(hào)，辨識(shí)出骨碎片并作拼湊復(fù)位，以及植骨和鋼板內(nèi)固定；最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)跟骨毀損性骨折的解剖復(fù)位與內(nèi)固定，恢復(fù)了正常的足部功能，避免了后遺癥的發(fā)生（圖1）。該案例充分說(shuō)明，只要應(yīng)用得當(dāng)，最簡(jiǎn)單的第一層級(jí)技術(shù)也能做出令人嘆服的案例來(lái)。

圖1 男，34歲，右跟骨粉碎性骨折（A）右跟骨側(cè)位X線片示跟骨粉碎骨折，后關(guān)節(jié)面完全塌陷；（B）跟骨CT示關(guān)節(jié)面粉碎并塌陷，跟骨增寬；（C） 3D打印模型4個(gè)方向視圖，按順序給每塊骨折碎片編寫(xiě)序號(hào)；(D) 術(shù)后CT示骨折解剖復(fù)位，關(guān)節(jié)面平整；（E）術(shù)后跟骨側(cè)軸位X線片示骨折解剖復(fù)位，內(nèi)固定恰當(dāng)；（F）術(shù)后半年踝關(guān)節(jié)屈伸功能正常；（G）術(shù)后2年患者彈跳自如。

案例2：脛骨平臺(tái)粉碎性骨折經(jīng)皮復(fù)位植骨內(nèi)固定
脛骨平臺(tái)粉碎性骨折并塌陷通常需做較大切口直視下復(fù)位并用大塊鋼板固定，損傷較大，血運(yùn)破壞較多，感染機(jī)會(huì)亦隨之增多。作者利用3D打印技術(shù)，一改常規(guī)切開(kāi)復(fù)位鋼板內(nèi)固定術(shù)式，針對(duì)設(shè)計(jì)了經(jīng)皮3D打印導(dǎo)板，精準(zhǔn)建立起對(duì)已塌陷脛骨外側(cè)平臺(tái)的球囊復(fù)位兼植骨通道，規(guī)劃并精準(zhǔn)建立了全部螺釘?shù)墓潭ㄍǖ�，僅用5個(gè)長(zhǎng)僅半厘米左右的切口就又快又好地完成了取骨、復(fù)位、植骨和3枚螺釘內(nèi)固定等操作，為患膝快速而完全康復(fù)打下了基礎(chǔ)（圖2）。

圖2 男，44歲，右脛骨平臺(tái)粉碎性骨折 （A） CT示右脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)骨折、外側(cè)平臺(tái)塌陷；（B） 設(shè)計(jì)具有脛骨平臺(tái)塌陷骨塊之球囊復(fù)位與植骨通道和3枚固定螺釘通道的經(jīng)皮導(dǎo)板；（C） 術(shù)后復(fù)查膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線片示骨折復(fù)位，螺釘固定恰當(dāng)；（D） 術(shù)后復(fù)查CT示骨折復(fù)位，關(guān)節(jié)面平整，螺釘固定恰當(dāng)；（E） 術(shù)后2年彈跳自如。

案例3：關(guān)節(jié)內(nèi)骨折畸形愈合循不規(guī)整原始骨折線截骨解剖復(fù)位
關(guān)節(jié)內(nèi)骨折畸形愈合并發(fā)創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)后，沿原始骨折面截骨重新復(fù)位固定是挽救關(guān)節(jié)功能的唯一途徑。但對(duì)脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線呈“Z”形的已畸形愈合的7個(gè)月的陳舊骨折，卻存在著目前似乎無(wú)法逾越的障礙——脛骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)外骨折線消失，術(shù)中無(wú)法辨認(rèn)；關(guān)節(jié)面骨折線不規(guī)整，術(shù)中又難以直視，更不允許將踝關(guān)節(jié)脫位以方便手術(shù)操作；即使在今天通過(guò)手術(shù)導(dǎo)航、機(jī)器人、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)根據(jù)CT建模所還原的骨折面情況，可以指引出骨折面，但仍不具備引導(dǎo)骨刀進(jìn)行須改變方向截骨的操作功能。

而作者所設(shè)計(jì)應(yīng)用的接力式3D打印導(dǎo)板，不僅能找到了肉眼無(wú)法辨識(shí)的已愈合的骨折線，且能在預(yù)設(shè)的3個(gè)截骨面引導(dǎo)下，精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)循關(guān)節(jié)面“Z”形骨折線對(duì)畸形愈合骨塊所進(jìn)行的原位截骨，從而實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)面骨折的解剖復(fù)位與鋼板內(nèi)固定，保住了踝關(guān)節(jié)（圖3）。

圖3 女，53歲，踝關(guān)節(jié)骨折畸形愈合并創(chuàng)傷性關(guān)節(jié) （A）傷后7月CT示骨折畸形愈合；（B）傷后7月踝關(guān)節(jié)間隙狹窄，骨質(zhì)疏松嚴(yán)重；（C） 3D打印模型示踝關(guān)節(jié)骨折線在關(guān)節(jié)面呈“Z”形；（D） 根據(jù)骨折數(shù)字模型找出3個(gè)骨折面；（E） 根據(jù)骨折模型和所找出的3個(gè)骨折面設(shè)計(jì)可拉力使用的定位導(dǎo)板和截骨導(dǎo)板；（F） 以3D打印模型和導(dǎo)板演練手術(shù)；（G） 術(shù)后踝關(guān)節(jié)正側(cè)位X線片示鋼板所固定的骨折呈解剖復(fù)位狀態(tài)；（H）術(shù)后CT示踝關(guān)節(jié)形態(tài)已正常，關(guān)節(jié)面平整；（I） 術(shù)后4月關(guān)節(jié)活動(dòng)功能接近正常。

案例4：多灶性股骨頭壞死精準(zhǔn)尋的實(shí)現(xiàn)髓芯減壓
針對(duì)股骨頭壞死較早期時(shí)X線難以清晰發(fā)現(xiàn)和辨識(shí)病灶，即使借助手術(shù)導(dǎo)航和機(jī)器人以及混合現(xiàn)實(shí)等最新技術(shù)也無(wú)法在較早期精準(zhǔn)進(jìn)行病灶修復(fù)手術(shù)的難題，作者以CT與MRI融合技術(shù)建立了股骨頭壞死模型，找到了3個(gè)壞死灶，據(jù)此模型設(shè)計(jì)并3D打印了集成3個(gè)壞死灶的定位通道導(dǎo)板，實(shí)現(xiàn)了術(shù)中對(duì)全部壞死灶精準(zhǔn)而又快速的尋的定位，為順利完成全部病灶的刮除減壓和打壓植骨手術(shù)創(chuàng)造了先決條件（圖4）。

圖4 女，47歲，左股骨頭壞死 （A）骨盆X線片示左股骨頭正常，無(wú)密度改變與變形；（B） 骨盆CT示左股骨頭密度增高，前上方出現(xiàn)囊性變；（C） 骨盆MRI示左股骨頭和粗隆部呈現(xiàn)提示骨髓水腫的高信號(hào)影左；（D） CT與MRI融合建立的模型示左股骨頭有3個(gè)壞死灶；（E） 據(jù)股骨近端虛擬模型設(shè)計(jì)的3通道壞死灶定位通道導(dǎo)板；（F） 術(shù)中參考3D打印模型與導(dǎo)板的配合情況；（G）術(shù)中透視觀察定位導(dǎo)針尖端指示的壞死灶定位情況；（H）在導(dǎo)針引導(dǎo)下用環(huán)鋸開(kāi)路后以變向刮刀清除病灶；I以彎頭刮匙進(jìn)一步刮除病灶。

案例5：頸椎結(jié)核單一入路病灶清除單節(jié)段植骨融合
單節(jié)段頸椎結(jié)核（如C5/6）原本只有一個(gè)椎間盤(pán)及其相鄰上、下椎體(C5、C6)鄰近椎間盤(pán)部位的骨質(zhì)遭結(jié)核菌破壞，但目前的手術(shù)常規(guī)是：手術(shù)清除病灶后為使植入的骨塊或假體能與頸椎牢固地結(jié)合在一起，以重建脊柱的穩(wěn)定性，防止頸椎失穩(wěn)導(dǎo)致的癱瘓、食道瘺甚至死亡等嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生，不得不將本可以保存的、尚未破壞的上位頸椎（C5）椎體上緣和下位頸椎(C6)椎體下緣及與該二頸椎相鄰的上方和下方的健康椎間盤(pán)（C4/5、C6/7）一并切除，將植入的骨塊或假體支撐于病變頸椎上、下方的健康椎體（C4、C7）之間，將跨越骨塊或假體的頸前路鋼板搭接在此二健康頸椎上，并將螺釘固定于此二頸椎構(gòu)成的基座上；即必須將4個(gè)頸椎構(gòu)成的3個(gè)運(yùn)動(dòng)節(jié)段固定在一起，方可恢復(fù)頸椎的穩(wěn)定性。

針對(duì)單節(jié)段頸椎結(jié)核卻要做三節(jié)段固定這一無(wú)奈而司空見(jiàn)慣的手術(shù)方式，作者采用3D打印技術(shù)，僅用48小時(shí)便設(shè)計(jì)打印出了頸椎（C5、6）前路椎弓根釘鉆孔導(dǎo)板和病灶截骨導(dǎo)板及個(gè)體化的雙側(cè)頸前路椎弓根螺釘固定的人工椎體，并經(jīng)倫理審查后成功進(jìn)行了單節(jié)段病灶清除和頸椎重建手術(shù)的臨床試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了頸椎結(jié)核單一前路超短節(jié)段固定（圖5）。有限元分析和2.5年的隨訪顯示，僅做單節(jié)段頸椎固定不僅能夠治愈結(jié)核，重建頸椎的穩(wěn)定性，也有助于降低相鄰節(jié)段的應(yīng)力集中及由此產(chǎn)生的相鄰節(jié)段退變現(xiàn)象（圖6）。

圖5 男，42歲，頸椎結(jié)核（C5、6）（A）頸椎CT示C5、C6椎體相鄰處骨質(zhì)破壞、椎間隙消失；（B）頸椎MRI示C5、C6椎體和C5/6椎間盤(pán)破壞，膿腫形成，凸入椎管；（C）3D打印頸前路椎弓根螺釘固定的人工椎體治療頸椎結(jié)核術(shù)后半年隨訪的CT影像，提示結(jié)核病灶消除，實(shí)現(xiàn)骨性融合；（D-F）術(shù)后2.5年隨訪的頸椎正側(cè)位X線片和MRI示人工頸椎及其螺釘位置好，無(wú)結(jié)核信號(hào)，未加重相鄰節(jié)段退變。

圖6 人工椎體組與鈦網(wǎng)加鋼板組不同工況下的有限元應(yīng)力云圖對(duì)比（a）靜載（b）前屈（c）后伸（d）左扭轉(zhuǎn)（e）右扭轉(zhuǎn)（f）左側(cè)彎（g）右側(cè)彎;結(jié)果顯示，人工椎體組的固定應(yīng)力普遍較鈦網(wǎng)加鋼板組更為均勻分散。

案例6：股骨近端重度骨質(zhì)疏松全髖關(guān)節(jié)置換
針對(duì)因劇烈疼痛、活動(dòng)嚴(yán)重障礙需行人工髖關(guān)節(jié)置換的強(qiáng)直性脊柱炎合并股骨近端重度骨質(zhì)疏松的青年患者，因存在生物固定型股骨柄難免發(fā)生下沉與旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)，無(wú)法獲得即時(shí)穩(wěn)定而失效；水泥固定型假體又難免發(fā)生中遠(yuǎn)期水泥與骨髓腔界面松動(dòng)而失效這一目前無(wú)解的難題，作者設(shè)計(jì)并3D打印出了外形結(jié)構(gòu)吻合、表面多孔，既能實(shí)現(xiàn)即時(shí)穩(wěn)定，又利骨質(zhì)長(zhǎng)入并符合生物力學(xué)原理，可獲永久生物性固定的個(gè)體化的無(wú)柄髖關(guān)節(jié)及系列截骨、鉆孔、安裝手術(shù)導(dǎo)板，成功為該患者進(jìn)行了人工髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)，經(jīng)過(guò)兩年隨訪，患者疼痛緩解、活動(dòng)功能明顯改善，假體無(wú)松動(dòng)（圖7）。

圖7 男，27歲，強(qiáng)直性脊柱炎合并股骨近端重度骨質(zhì)疏松（A-B）術(shù)前X線正側(cè)位片顯示左股骨近端嚴(yán)重骨質(zhì)疏松，骨質(zhì)菲薄、髓腔寬大，髖關(guān)節(jié)間歇狹窄；（C-D）3D打印個(gè)體化無(wú)柄關(guān)節(jié)置換術(shù)后2年的X線正側(cè)位片檢查顯示假體固定在位，無(wú)松動(dòng)跡象，股骨近端骨密度影相對(duì)術(shù)前增強(qiáng)。

案例5和案例6也充分說(shuō)明，3D打印是定制化假體制造應(yīng)用最好最快最廉價(jià)的技術(shù)。

4、問(wèn)題與討論
由于3D打印技術(shù)是新興的高新技術(shù)，又是以工科為主的技術(shù)，因此目前臨床骨科醫(yī)生了解得不多，掌握的更少。而近年雖然有許多工科人才在從事醫(yī)學(xué)3D打印，也有很多醫(yī)科研究生和年輕醫(yī)生學(xué)會(huì)了3D打印技術(shù)[17]，但他們多半只能進(jìn)行第一層級(jí)的工作，或在第二層級(jí)工作中按部就班做一些諸如椎弓根釘導(dǎo)板之類形狀結(jié)構(gòu)大同小異的導(dǎo)板。因?yàn)楣强婆R床的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用有賴于臨床經(jīng)驗(yàn)非常豐富的專家，需要統(tǒng)籌考慮手術(shù)切口、入路、視野、操作空間、周?chē)�血管神�?jīng)和臨時(shí)固定物的障礙等因素，并非按照裸骨設(shè)計(jì)那么簡(jiǎn)單。而醫(yī)生是成長(zhǎng)歷程最漫長(zhǎng)的職業(yè)之一，年輕醫(yī)生一時(shí)半會(huì)還很難單獨(dú)勝任創(chuàng)新導(dǎo)板的設(shè)計(jì)。

限于中國(guó)醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)體制，已經(jīng)具有豐富臨床經(jīng)驗(yàn)的骨科專家絕大多數(shù)不懂工科，計(jì)算機(jī)操作技能也不足，也就無(wú)力進(jìn)行導(dǎo)板的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用了。此外，現(xiàn)今的骨科專家多半是臨床、科研、教學(xué)、保健、科普、管理等日常工作繁重，他們很難抽出時(shí)間與年輕人密切配合，共同攻關(guān)。因此目前骨科3D打印在中國(guó)的普及度并不高，已開(kāi)展應(yīng)用的大多數(shù)單位也只是利用了3D打印較簡(jiǎn)單的功能。

如何加速我國(guó)骨科3D打印技術(shù)的普及應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新呢？作者認(rèn)為應(yīng)從培養(yǎng)意識(shí)、激發(fā)動(dòng)力、提供便利等方面著手。

首先要培養(yǎng)意識(shí)。當(dāng)下最緊迫最能奏效的方法是加強(qiáng)普及教育，培養(yǎng)廣大骨科醫(yī)生的意識(shí)，讓大家知道：3D打印可以使以往做不成、做不好、好難做的手術(shù)，變得可以做、能做好、容易做了；只要有理念、有需求、有掃描數(shù)據(jù)，即使沒(méi)有3D打印設(shè)備和技術(shù)，也能開(kāi)展3D打印骨科臨床應(yīng)用；3D打印能夠助力小醫(yī)院醫(yī)生做出大醫(yī)院的專家級(jí)手術(shù)（當(dāng)然須以符合人員與技術(shù)準(zhǔn)入為前提）；3D打印能夠助力大醫(yī)院的大專家挑戰(zhàn)不可能。

以具有震撼效果的真實(shí)案例的具體做法為教材進(jìn)行學(xué)術(shù)講座與交流和在線宣教與傳播是最好的切入點(diǎn)，最能引起醫(yī)生們的關(guān)注。同時(shí)趁熱打鐵，以各種方式向醫(yī)生們提供幫助，從模型和較簡(jiǎn)單的導(dǎo)板應(yīng)用開(kāi)始，使骨科醫(yī)生們看到效果，消除神密感，增強(qiáng)興趣與信心，便能較快地推動(dòng)骨科3D打印技術(shù)的普及應(yīng)用。其次是激發(fā)動(dòng)力。

其次是激發(fā)動(dòng)力。要充分發(fā)掘利用骨科3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，讓廣大醫(yī)生嘗到甜頭。作者總結(jié)出發(fā)掘利用的前提和要點(diǎn)如下：虛心學(xué)習(xí)接受、掌握方法技巧、摒棄墨守成規(guī)、樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)、激發(fā)創(chuàng)造靈感、珍惜所有病源、分析臨床痛點(diǎn)、尋找挑戰(zhàn)切點(diǎn)、嚴(yán)謹(jǐn)周全設(shè)計(jì)、備份大膽實(shí)踐。

第三是提供便利。要加速醫(yī)工結(jié)合型人才的培養(yǎng)，鼓勵(lì)和支持大批工科生進(jìn)入醫(yī)學(xué)3D打印企業(yè)，鼓勵(lì)和支持醫(yī)學(xué)生及年輕醫(yī)生學(xué)習(xí)3D打印相關(guān)知識(shí)，使臨床醫(yī)生與工科設(shè)計(jì)人員能夠進(jìn)行較順暢的技術(shù)交流。如此，骨科醫(yī)生們尤其是專家們就有可能就近甚至面對(duì)面地將病情、手術(shù)方案告知設(shè)計(jì)人員，雙方只要進(jìn)行簡(jiǎn)單溝通交流，就能互相明了對(duì)方意圖，從而提高導(dǎo)板的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低因考慮不周所帶來(lái)的術(shù)中無(wú)法使用甚至誤導(dǎo)術(shù)者的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)面交流的效率和效果比起任何形式的線上交流均要強(qiáng)得多，因此，為廣大骨科醫(yī)生尤其是專家提供便利的應(yīng)用條件與環(huán)境，將極大調(diào)動(dòng)全員學(xué)習(xí)應(yīng)用、開(kāi)拓創(chuàng)新的熱情，從而使3D打印這一促進(jìn)骨科臨床革命性進(jìn)步的階梯與捷徑為廣大骨科醫(yī)生所利用，快速提升我國(guó)骨科的整體技術(shù)水平與醫(yī)療質(zhì)量，造福于千千萬(wàn)萬(wàn)的患者。

當(dāng)然，3D打印既不是萬(wàn)能的，也不會(huì)萬(wàn)無(wú)一失。在增強(qiáng)意識(shí)、樹(shù)立信心的同時(shí)，還要讓骨科醫(yī)生重視3D打印應(yīng)用過(guò)程中的不足與陷阱，尤其在導(dǎo)板與植入物的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，更有可能發(fā)生因設(shè)計(jì)與實(shí)際情況的偏差所致的棄用和誤導(dǎo)。

首先骨科3D打印是基于術(shù)前影像技術(shù)獲得的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件建立的三維數(shù)字模型而進(jìn)行的。影像科室合格的設(shè)備與軟件等硬件條件，正確的影像采集方式、參數(shù)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮髁鞒淌菓?yīng)用的基礎(chǔ)；醫(yī)生正確開(kāi)具的影像檢查方式、范圍與體位要求及影像科室的無(wú)誤配合是應(yīng)用的前提。因此，開(kāi)展3D打印時(shí)要充分了解掌握有關(guān)情況，做好相交科室與人員的協(xié)調(diào)配合，確保所獲數(shù)據(jù)和三維模型的準(zhǔn)確性。但是，在骨質(zhì)疏松與骨質(zhì)增生共存的部位，即使前述基礎(chǔ)和前提均符合要求，所建立模型的表面形態(tài)仍可能與術(shù)中的實(shí)際情況有較大出入，這就要求術(shù)者與設(shè)計(jì)人員密切配合，選取術(shù)中允許顯露的不易發(fā)生建模偏差的骨質(zhì)致密處為導(dǎo)板的貼合面，以確保術(shù)中導(dǎo)板貼合面與骨骼貼合的穩(wěn)妥性。

其次，設(shè)計(jì)人員要與術(shù)者充分溝通，全面考慮手術(shù)切口與步驟，確保導(dǎo)板能放進(jìn)切口，貼合骨面，導(dǎo)向操作不受阻礙。對(duì)于經(jīng)皮導(dǎo)板，要確保術(shù)中體位與采集影像數(shù)據(jù)時(shí)的體位一致。還可在采集數(shù)據(jù)時(shí)于術(shù)區(qū)皮膚分散貼敷若干個(gè)魚(yú)肝油膠丸之類既可顯影又不會(huì)產(chǎn)生偽影的標(biāo)志物，并將標(biāo)志物投影用不易褪色的記號(hào)筆描畫(huà)出來(lái)，再在設(shè)計(jì)經(jīng)皮導(dǎo)板貼合面時(shí)按標(biāo)志物形狀做出若干個(gè)鏤空窗口，就可以在患肢消腫后仍能保證導(dǎo)板與皮膚的大致貼合。這是因?yàn)榧词瓜�了些腫，導(dǎo)向的穿刺點(diǎn)也不會(huì)有多大改變，而導(dǎo)引的方向在三維空間上又已確定，故只需在透視的驗(yàn)證下微調(diào)出一個(gè)方向，另一個(gè)方向也就隨之確定了。這樣雖然不如貼骨導(dǎo)板精準(zhǔn)，但較無(wú)導(dǎo)板引導(dǎo)的穿刺操作，仍具有很大的便利性，還是能發(fā)揮出導(dǎo)板的優(yōu)勢(shì)的。

總之，既要充分利用、依靠導(dǎo)板的精準(zhǔn)引導(dǎo)作用，又不能依賴、盲從導(dǎo)板的指導(dǎo)。只要術(shù)中參照常規(guī)操作方式，借助術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)與手感，并不時(shí)用球形探子和術(shù)中透視來(lái)驗(yàn)證糾偏，就能夠在應(yīng)用3D打印導(dǎo)板攻堅(jiān)克難時(shí)避免掉落陷阱中去。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1007/s42242-020-00070-y

關(guān)于BDM
Bio-Design and Manufacturing（BDM），浙江大學(xué)2018年新創(chuàng)的專業(yè)英文季刊，目前已被SCI-E等檢索，2020年第一個(gè)影響因子預(yù)計(jì)3分以上。初審3-4天，平均錄用時(shí)間約40天。